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Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Sonstige Fragen zum Thema Chemie

Moderator: Chemiestudent.de Team

Justintime
Laborratte
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Beiträge: 7
Registriert: 23.03. 2022 23:01
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Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Justintime »

Hallo zusammen,

folgender Stoff soll in Wasser gelöst werden

Magnesiumsulfat 16+32,5
16 % MgO wasserlösliches Magnesiumoxid
32,5 % SO3 wasserlösliches Schwefeltrioxid (= 13 % S)

Danach möchte ich das Verhältnis von S und Mg in 1l Wasser angeben, wenn ich x mg/l der Ausgangsverbinung in das Wasser einfüge.

Mache ich einen Denkfehler, wenn ich das Ganze so berechne:

MgO zu Mg = Faktor 0,6032 ergibt ((x mg/l)*0,16)*0,6032
SO³ zu S = Faktor 0,4 ergibt ((x mg/l)*0,325)*0,4

Und welche Einheit hat das Ganze dann am Ende, müsste ja eigentlich ebenfalls mg/l sein?

Konkretes Beispiel:

100mg Magnesiumsulfat (o.g.) sollen in 1 l Wasser gelöst werden. Die Konzentration von Mg beträgt am Ende 9,6mg/l, die Konzentration von S beträgt am Ende 13mg/l. Ist das so korrekt?
Chemik-Al

Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Chemik-Al »

Aufgabe ist recht unklar formuliert.
Man kann Magnesiumsulfat,ein gut wasserlösliches Salz,rechnerisch in Massenanteile von MgO und SO3 aufteilen,aß geht dann über die jeweiligen molaren Massen.
Aber MgO ist z.B. nicht wasserlöslich.
Wenn man eine bestimmte Menge an MgSO4 in wasser löst,kann man die Massenkonzentration(g/l) oder die Stoffmengenkonzentration(mol/l) berechnen.Aus der Formel des Salzes ist zu ersehen,daß in einem Mol MgSO4 ein Mol Mg,bzw. ein Mol MgO und ein Mol S,bzw. ein Mol SO3 entahlten sind.
Wie lautet die Aufgabe vollstnädnig im Original?

Chemik-Al.
Justintime
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Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Justintime »

Vielen Dank vorab für die schnelle Antwort.

Zuallererst, das Problem bezieht sich nicht auf eine konkret formulierte Frage, als vielmehr auf mein Verständnis, wie ich in Wasser gelöste Stoffverbindungen bezogen auf den Anteil der Einzelelemente darstellen kann.

Ich lag also mit der reinen Multiplikation komplett daneben. Welche Angabe empfiehlt sich denn Ihrer Meinung nach, wenn ich als Gesamtergebnis die Konzentration der gelösten Mineralien in einem Liter Wasser darstellen möchte?

Über die molaren Massen bin ich auch gestolpert. Vermute, dass das für meine Absicht die richtige Darstellung wäre.

Könnten Sie mir bitte beispielsweise den Anteil (g/l, sowie mol/l) anhand des Beispiels vorrechnen? Ich würde das dann auf weitere Verbindungen übertragen und mein Gesamtergebnis dann nochmal gegenchecken lassen.
Chemik-Al

Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Chemik-Al »

Du kannst für ein Salz bekannter Zusammensetzung als Massenverhältnis der Elemente berechnen.Das geht über die molaren Massen M der einzelnen Elemente.Es gilt allgemein Stoffmenge n= Masse m/molare Masse M .bzw. umgestellt m=n*M .
Du kannst auch die Atommassen verwenden,dann ist n durch den stöchiometrischen Index der Formel zu ersetzen.
Bei MgSO4 hast du 1 Mg ,1 S und 4 O .
Die molare Masse M(MgSO4) beträgt 120,37 g/mol ,für Mg ist M=ca. 16 g/mol und 32 g/mol für Schwefel.
Damit hast du einen Massenanteil für Mg von 13,3 % und für S von 26,6% .
Wenn du jetzt 1 g MgSO4(das wasserfreie Salz,kein Hydrat) in Wasser löst sind,hast du damit einen Massenanteil von 13,3%,also 133 mg Mg im Wasser.
Für Schwefel...

Chemik-Al.
Justintime
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Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Justintime »

Super, rechne das kurz zum Verständnis nach:

MgSO4 entspricht einer molaren Masse von 120.3676 g/mol.

Atomgewicht Mg = 24.3050

n= Masse m/molare Masse M

24.3050 g/mol / 120.3676 g/mol = 0,2019231088764751 , entspricht 20,192 %, oder auch 20,192 mg/l gelöster Flüssigkeit

Atomgewicht S = 32.065

32.065 g/mol / 120.3676 g/mol = 0,2663922849670509 , entspricht 26,639 %, oder auch 26,639 mg/l gelöster Flüssigkeit

habe ich das so korrekt verstanden?
Chemik-Al

Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Chemik-Al »

Richtig,du hast das Prinzip verstanden und dich zum Glück durch meinen Fehler(falsches M für Mg,verwechselt mit M(O)) nicht irritieren lassen.
Damit kannst du es auch für andere Salze,Elemente oder Lösungen berechnen.

Chemik-Al.
Chemik-Al

Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Chemik-Al »

Nachtrag:deine Konzentrationen an Mg und S gelten natürlich für die obige Konzenttration von 0,1 g MgSO4 pro Liter.
Und bei Berechnungen solltest du beachten,daß es nicht mehr sinnvoll ist(teils sogar nicht erlaubt),die verschiedenen Werte für M oder m auf so viele Stellen "genau" einzugeben.Schau auch mal unter "signifikante Stellen".

Chemik-Al.
Justintime
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Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Justintime »

Vielen Dank dafür erstmal.

Und doch tun sich neue Fragen auf:

In meinem Eingangspost führte ich ja aus, dass das Magnesiumsulfat aus 16% MgO und 32,5% SO3 besteht. Muss ich bei der endgültigen Masseberechnung die prozentualen Anteile nicht noch mit einfließen lassen? Oder mache ich hier wieder einen Denkfehler?

Wie ich darauf komme: Beim nächsten Stoffgemisch habe ich lediglich Angaben in %.

14,4 % Nitrat-Stickstoff
1,1 % Ammonium-Stickstoff
26 % wasserlösliches Calciumoxid

Wie berechne ich denn nun die Anteile Stickstoff hinein? Stehe schon wieder auf dem Schlauch...
Chemik-Al

Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Chemik-Al »

dass das Magnesiumsulfat aus 16% MgO und 32,5% SO3 besteht.
Solche Angaben findet man oft bei Düngern u.ä. .Da wird nicht das eigentliche Salz genannt,sondern eine rein zur Rechnung vereinfachte Verbindung,z.B.:
"Kaliumoxid wird selbst nicht als Düngemittel (PK/NPK-Dünger) verwendet, aber dort als Maßeinheit für den Anteil von Kalium (z. B. in Form von Kaliumsulfat, Kaliumformiat, Kaliumnitrat oder Kaliumchlorid) im Düngemittel eingesetzt"(aus wikipedia zu K2O).
Deine genannten 16% Massenanteil an MgO beziehen sich auf das Heptahydrat des Magnesiumsulfats.
MgSO4* 7 H2O hat eine molare Masse von 246,48 g/mol .
Will man den Mg-Anteil in form von MgO berechnen,wird wie oben verfahren:
M(MgO) sind rund 40 g/mol .Damit )M(MgO)/M(MgSO4*7H2O) )* 100 .
das sind die 16% MgO .
Kann man für SO3 genaus rechnen,mit M(SO3) = 80,06 g/mol .
Bei dem N-Anteil müßtest du schon mehr Infos liefern.Vermutlich mußt du aus den gegebenen Massenanteilen des Gemisches für jede Komponente einzeln zuerst den N-Anteil berechnen.Bei Nitrat,mit molarer Masse für das reine Anion von ca. 62 g/mol und M(N) von 14 g/mol wäre der Massenanteil bei 22,5 %.Damit wäre der N-Anteil des Gemisches,nur für Nitrat hier,14,4 % * 0,225 = 3,25% .
Ammonium ist "NH4".Dafür den N-Anteil berechnen,den auf die 1,1% im Gemisch berechnen und dann die beiden N-Anteile für das Gemisch summieren.
Die anderen Anteile des Gemisches sind hier nicht relevant.

Chemik-Al.
Justintime
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Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Justintime »

14,4 % Nitrat-Stickstoff
1,1 % Ammonium-Stickstoff
26 % wasserlösliches Calciumoxid
________________________________________________

NO3 = 62.0049 g/mol.

Atomgewicht N = 14.0067

14.0067 g/mol / 62.0049 g/mol = 0,226 *0,144 (Anteil an Gesamt N) = 3,25 mg/l gelöster Flüssigkeit N


NH4 = 18.03846 g/mol.

Atomgewicht N = 14.0067

14.0067 g/mol / 18.03846 g/mol = 0,776 *0,011 (Anteil an Gesamt N) = 0,8536 mg/l gelöster Flüssigkeit N


CaO = 56.0774 g/mol

40.078 g/mol / 56.0774 g/mol = 0,715 * 0,26 (Anteil an Gesamtkonzentration) = 18,59 mg/l gelöster Flüssigkeit Ca

Ist das so korrekt?

Warum sind die anderen Anteile des Gemischs nicht relevant? Habe ich einen Fehler gemacht, den Ca-Wert mit dem 26% Anteil am Gesamtgemisch zu multiplizieren?
Chemik-Al

Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Chemik-Al »

Vorweg:bitte maximal auf 2. Nachkommastelle eingeben,es wird nicht genauer und nur unübersichtlich.
Es wäre hilfreich,wenn du eine vorhandene Aufgabe vollständig im Origitnal posten würdest.
Icg vermute,die Angaben beziehen sich auf ein Salzgemisch.Dafür kann man die N-anteile berechnen.
Für mg/l benötigt man aber auch die Menge des gelösten Gemisches pro Liter(sehe ich hier nicht gegeben).
Da nichts weiter an Infos vorliegt,habe ich die anderen Prozente des Gemisches für nicht relevant bzgl. der Berechnung der N-Anteile bezeichnet.

Chemik-Al.
Justintime
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Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Justintime »

Sie vermuten richtig. Auch hier sollen 100mg des Gemisches in einem Liter Wasser gelöst werden. Die jeweiligen Elementanteile N (neg.) N (pos.), sowie Ca sollen anteilig in mg/l berechnet werden.

Stimmt meine Berechnung denn insofern?
Chemik-Al

Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Chemik-Al »

Habe kurz für CaO durchgerechnet,das paßt(von unterschiedlichen Rundungsergebnissen abgesehen).
Wenn man die Prozente des Gemisches zusammnerechnet,sieht man,daß da noch anderes enthalten sein muß,was aber für die Berechnunge nicht relevant ist.

Chemik-Al.
Justintime
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Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Justintime »

Das hat mir wirklich sehr weitergeholfen, vielen Dank!

Abschliessend noch eine Frage zu P2O5. Gehe ich richtig in der Annahme, dass um hier die Masse zu berechnen, die Summe der beiden P Atome durch die Molare Masse der Gesamtverbindung zu dividieren ist?
Chemik-Al

Re: Konzentration eines Stoffes in 1 l Wasser

Beitrag von Chemik-Al »

Ja,du mußt die Indices bei den Elementen in einer Formeleinheit berücksichtigen.
Bei den vorherigen Beispielen(N bei Nitrat oder Ammonium,Ca bei Cao,Mg und S bei MgSO4) waren die Indices jeweils 1.
Bei P2O5 ist der Index für P 2.Daher molare Masse M(P) *2 und das durch die molare Masse M(P2O5).
Du mußt aber aufpassen bei der molaren Masse für das "Phosphorpentoxid".
Heutuztage wird die molare Masse für das Tetraphosphordecaoxid angegeben,also das Doppelte von M(P2O5).
Also entweder mit M(P2O5)= 142 g/mol rechnen,dann wie oben nur 2*M(P),oder mit M(P4O10) = 284 g/mol .Dann aber mit 4*M(P) rechnen.

Chemik-Al.
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